Aktiver Kern
Eine gängige Methode zur Herstellung des lasererzeugenden aktiven Kernmaterials ist die Chemical Vapor Deposition (CVD, Chemische Gasphasenabscheidung) in einem Substratrohr.
Faserpumpen
Das Pumpen einer aktiven Laserfaser besteht aus drei Teilen. Die Pumpquelle, die Pumpfasern zur Zuführung des Pumplichts zur aktiven Faser und der Pumpmantel der aktiven Faser. Je nach der angestrebten Leistungsklasse des Systems gibt es verschiedene Optionen.
Leistungsklasse
Lasersysteme mittlerer Leistung
Für Lasersysteme mittlerer Leistung ist in den meisten Fällen eine reine Quarzglasfaser mit einem fluorierten Kunststoffmantel, einer so genannten Plastic Clad Silica (PCS) Faser, ausreichend, um das Pumplicht von den Laserdioden zum Pumpmantel zu leiten. Die Vorteile dieser Fasern sind eine höhere Numerische Apertur (NA) und niedrigere Herstellungskosten. Sie werden aus einem Stab aus reinem synthetischem Quarzglas hergestellt und mit einem fluorierten Polymer beschichtet. Das gleiche Polymer kann für den Pumpmantel der aktiven Faser verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Pumpmantel durch Überfangen des aktiven Kerns mit einem synthetischen Quarzglasrohr mit einer zweiten hochfluorierten Quarzglasschicht hergestellt wird.
Weitere Informationen über unsere Stäbe aus Quarzglas für PCS-Fasern
Hochleistungs-Lasersysteme
Für Hochleistungssysteme ist eine Fluorpolymerlösung meist nicht ausreichend. Für diese Systeme sind daher Lösungen im Einsatz, die vollständig aus Quarzglas sind. Dabei wird der Pumpmantel durch eine hochfluordotierte Quarzglasschicht gebildet. Mit unseren speziell entwickelten Plasma Outside Deposition (POD, Plasma-Außenbeschichtung) Verfahren können wir eine maximale numerische Apertur von 0,3 erreichen. Wir bieten unser Verfahren als Dienstleistung auf Ihren eigenen Kernstäben an oder liefern Ihnen ein Hüllrohr, das bereits mit einer fluordotierten Quarzglasschicht für den Pumpmantel versehen ist.
Weitere Informationen über unseren Cladding-Service
Für die Pumpfasern zur Verbindung Ihrer Pumpquelle mit der aktiven Faser für Hochleistungssysteme können Fasern mit Quarzglaskern und fluordotiertem Quarzglasmantel verwendet werden.
Effizienz
Eine gängige Methode zur Erhöhung der Pumpeffizienz aktiver Fasern ist die Verwendung asymmetrischer Geometrien. Die gebrochene Symmetrie bewirkt eine Modenmischung des Pumplichts und unterdrückt Helixmoden. Wenn Sie ein fluoriertes Polymer zur Führung Ihres Pumplichts verwenden, können wir Ihnen synthetische Quarzglasrohre mit nicht kreisförmiger Geometrie anbieten. Wir können auch Lösungen aus reinem Quarzglas mit einer asymmetrischen Grenzschicht zwischen dem Pumpmantel und der fluordotierten äußeren Quarzglasschicht sowie einer runden Außenkontur zum Überfang Ihrer aktiven Kernstäbe anbieten, um die Pumpleistung Ihres Lasersystems zu erhöhen.
Faser-Kupplung
Um Hochleistungslasersysteme zu realisieren, werden häufig mehrere Pumpfasern mit einer aktiven Faser oder mehrere aktive Laserfasern mit einer passiven Faser zur Übertragung kombiniert. Je nach Systemkonfiguration sind unterschiedliche Materialqualitäten verfügbar.
Anwendung | Materialqualität | Vorteile |
Pumpfaser mittlerer Leistung - Quarzglasfaser mit fluorierten Kunststoffmantel (PCS) | F300 | Synthetisches Quarzglas, Kapillare mit enger Toleranz |
Pumpfaser mittlerer Leistung - Quarzglasfaser mit fluorierten Kunststoffmantel (PCS) | F320 | Niedrigerer Brechungsindex (NA ~0,1) und niedrigere Viskosität im Vergleich zu F300 |
Pumpfasern für hohe Leistungen - Quarzglaskern und fluordotiertem Quarzglasmantel | TNU hoch fluordotiert | Sehr niedriger Brechungsindex (NA 0,22) und Viskosität |
Übertragungsfaser
Die Übertragungsfaser ist die Verbindung zwischen dem Lasersystem und dem Arbeitsplatz, an dem der Laser im Einsatz ist. Die Zerstörschwelle und die niedrigste Dämpfung sind Schlüsselkriterien bei der Auswahl des Kernmaterials und des Faserdesigns. Je nach gewünschter Wellenlänge können die Faserdesigns durch Kernmaterial, numerische Apertur, Schichtdicke und Struktur oder durch Anpassung der Kernform optimiert werden.
Faserende
In Hochleistungslasersystemen ist die Quarzglasverbindung an der Endfläche der Übertragungsfaser der Luft ausgesetzt, so dass die Übergangsbedingungen und somit auch die Zerstörschwelle anders als im Quarzglas selbst sind. Dies kann bei Hochleistungslasersystemen aufgrund der hohen Energiedichte an der Oberfläche zu Schäden an der Faserendfläche führen. Diese Oberflächendefekte können durch Aufspleißen einer so genannten Endkappe oder eines Endblocks auf die Endfläche der Faser behoben werden. Diese Endkappe hat einen größeren Durchmesser als die Faser selbst.
Der Laser ist immer noch auf das Faserende fokussiert, aber die Grenzfläche ist jetzt Quarzglas/Quarzglas und daher ist die Zerstörungsschwelle die gleiche wie im Quarzglas selbst. Die Grenzfläche Quarzglas/Luft befindet sich nun an der Stirnseite des befestigten Quarzglasblocks. Durch die Strahlaufweitung wird der Querschnitt und damit die Energiedichte an der Grenzfläche reduziert und die Endfläche geschützt. Zusätzlich kann diese Endfläche mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen werden, die die Effizienz Ihres Systems erhöht.
